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a Ciclo Unico
Scuola di Ingegneria
INGEGNERIA DELL'INFORMAZIONE
Insegnamento
LABORATORIO DI OTTICA PER L'INGEGNERIA DELL'INFORMAZIONE
INP6075481, A.A. 2018/19

Informazioni valide per gli studenti immatricolati nell'A.A. 2016/17

Principali informazioni sull'insegnamento
Corso di studio Corso di laurea in
INGEGNERIA DELL'INFORMAZIONE
IN0513, ordinamento 2011/12, A.A. 2018/19
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Crediti formativi 6.0
Tipo di valutazione Voto
Denominazione inglese LABORATORY OF OPTICS FOR INFORMATION ENGINEERING
Dipartimento di riferimento Dipartimento di Ingegneria dell'Informazione (DEI)
Sito E-Learning https://elearning.dei.unipd.it/course/view.php?idnumber=2018-IN0513-000ZZ-2016-INP6075481-N0
Obbligo di frequenza No
Lingua di erogazione ITALIANO
Sede PADOVA
Corso singolo È possibile iscriversi all'insegnamento come corso singolo
Corso a libera scelta È possibile utilizzare l'insegnamento come corso a libera scelta

Docenti
Responsabile MARIA-GUGLIELMINA PELIZZO

Dettaglio crediti formativi
Tipologia Ambito Disciplinare Settore Scientifico-Disciplinare Crediti
AFFINE/INTEGRATIVA Attività formative affini o integrative FIS/03 6.0

Organizzazione dell'insegnamento
Periodo di erogazione Secondo semestre
Anno di corso III Anno
Modalità di erogazione frontale

Tipo ore Crediti Ore di
didattica
assistita
Ore Studio
Individuale
Turni
LABORATORIO 4.0 28 72.0 2
LEZIONE 2.0 20 30.0 Nessun turno

Calendario
Inizio attività didattiche 25/02/2019
Fine attività didattiche 14/06/2019

Commissioni d'esame
Commissione Dal Al Membri
3 A.A. 2018/2019 01/10/2018 15/03/2020 PELIZZO MARIA-GUGLIELMINA (Presidente)
CORSO ALAIN JODY (Membro Effettivo)
NICOLOSI PIERGIORGIO (Supplente)
TESSAROLO ENRICO (Supplente)
2 A.A. 2017/2018 01/10/2017 15/03/2019 PELIZZO MARIA-GUGLIELMINA (Presidente)
VILLORESI PAOLO (Membro Effettivo)
CORSO ALAIN JODY (Supplente)
NICOLOSI PIERGIORGIO (Supplente)

Syllabus
Prerequisiti: Aver frequentato il corso di Fisica 2
Conoscenze e abilita' da acquisire: L’ottica è una scienza chiave nelle tecnologie all’avanguardia, quali l’imaging e il display, le comunicazioni, la metrologia senza contatto, le biotecnologie e le analisi in campo medico, le nanotecnologie, il telerilevamento e i processi industriali. In particolare oggi l'ottica gioca un ruolo fondamentale nei vari rami dell’ingegneria dell'informazione, come la memorizzazione, l’elaborazione, la trasmissione, la generazione e analisi di dati.
Partendo dai principi fondamentali dell’ottica, gli studenti verranno guidati verso la conoscenza delle sue più moderne applicazioni nel campo della dell'ingegneria dell’informazione. Verranno in contatto anche con innovazioni tecnologiche all’avanguardia, come quelle che discendono da un controllo senza precedenti del singolo fotone di luce e dei processi luce-materia. Gli studenti costruiranno alcuni dimostratori e dispositivi in laboratorio.
Modalita' di esame: Lo studente dovrà produrre cinque elaborati relativi ad altrettanti esperimenti svolti in laboratorio. L’orale verterà sulla discussione degli elaborati prodotti.
Criteri di valutazione: Qualità delle relazioni prodotte. Comprensione dei fenomeni fisici alla base degli esperimenti presentati nelle relazioni. Conoscenza delle metodologie e delle tecniche di laboratorio utili a ripetere gli stessi esperimenti in modo autonomo. Elaborazione personale dei dati acquisiti.
Contenuti: Nel corso verranno affrontati specifici argomenti relativi all’applicazione delle tecnologie ottiche nelle diverse aree dell’ingegneria, dalla memorizzazione, alla elaborazione, alla trasmissione, alla generazione e analisi dei dati. In relazione a ciascuna branca, verranno prima affrontati argomenti di ottica fondamentale, quali la propagazione della luce, la teoria dei laser, l’interferenza, la diffrazione, la polarizzazione e la quantizzazione della luce, in modo da fornire una conoscenza di base utile alla comprensione delle applicazioni avanzate. Quindi verranno presentati esempi di tecnologie finali come ad esempio l'olografia per la memorizzazione dei dati, l'elaborazione delle immagini, la comunicazione quantistica in spazio libero, dispositivi di sensing e generatori quantistici di numeri casuali.
Di seguito è riportato il programma nello specifico.

Introduzione: sicurezza laser. Modelli di propagazione della luce. Sorgenti laser e le loro proprietà di coerenza. In laboratorio: manipolazione del fascio laser e formazione dell'immagine con componenti ottici di base

Memorizzazione dell’informazione: interferenza della luce e interferometri. Interferenza ottica come principio fisico per realizzare un ologramma. Olografia per la memorizzazione dei dati. Configurazioni ottiche per la registrazione e la ricostruzione di un ologramma. Gli ologrammi nella sicurezza.
In laboratorio: realizzazione di un interferometro per la fotolitografia laser. Realizzazione di un ologramma

Elaborazione dell’informazione: l'ottica di Fourier nella formazione ed elaborazione delle immagini. La diffrazione in campo di Fraunhofer in ottica di Fourier. Analisi in frequenza spaziale e filtraggio ottico. Filtraggio ottico applicato alla realizzazione di circuiti integrati con metodo fotolitografico. Correlazione ottica e sua applicazione nel campo della sicurezza.
In laboratorio: Trasformata di Fourier di differenti pattern generati da maschere. Filtraggio ottico di immagini con sistemi di lenti

Trasmissione dell’informazione: la manipolazione dello stato di polarizzazione della luce per il trasporto delle informazioni. Formalismo delle matrici di Jones. Birifrangenza e dicroismo. Schermi a cristalli liquidi. Informazione codificata nella polarizzazione di singolo fotone. Protocolli di entanglement e comunicazione quantistica in spazio libero
In laboratorio: realizzazione di un isolatore ottico.

Generazione e analisi delle informazioni: le equazioni di Fresnel. Trasmissione, riflessione, riflessione totale, campo evanescente. Film sottili. Ruolo dei film sottili metallici nei sensori plasmonici. Sensori ottici di idrogeno per applicazioni nel campo delle energie rinnovabili. Sensori fotonici per segnali chimici e biologici. Introduzione all’ottica quantistica e fotoni. Il Ruolo dei numeri casuali nell’ingegneria dell'informazione. Generatore pseudo-casuali di numeri e realmente casuali. Processi quantistici per generare numeri realmente casuali.
In laboratorio: realizzazione di un trasduttore ottico per biosensing. Un esempio di un generatore quantistico di numeri casuali.
Attivita' di apprendimento previste e metodologie di insegnamento: Gli studenti assisteranno a lezioni frontali, cui seguono le attività in laboratorio. In laboratorio gli studenti verranno divisi in gruppi e opereranno su banchi ottici utilizzando strumentazione e componentistica allo stato dell’arte. Oltre alle conoscenze teoriche, acquisiranno competenze relative alla realizzazione di sistemi ottici in laboratorio e alla loro caratterizzazione. Assisteranno inoltre ad alcuni esperimenti scientifici tramite visita guidata.
Eventuali indicazioni sui materiali di studio: Gli studenti assisteranno a lezioni frontali in aula. Il docente renderà disponibile il materiale didattico relativo prima di ogni lezione in aula sotto forma di slides. La parti più teoriche si basano sul testo di riferimento proposto, mentre la spiegazione dell’esperimento da eseguire in laboratorio è contenuta nelle slides. In laboratorio sarà cura dello studente prendere appunti e scattare eventuali fotografie utili alla stesura delle relazioni.
Testi di riferimento:
  • F. Pedrotti, L. Pedrotti, Introduction to Optics. --: Prentice Hall International Editors, --. Cerca nel catalogo
  • Materiale fornito dal docente (slides), --. --: --, --.